第7.4节 重力势能

情景导入：水电站雪崩2002年９月２１日上午，俄罗斯高加索北奥塞梯地区的一个村庄发生雪崩，造成至少１００人失踪。问题一：什么是重力势能？§7.4重力势能学习目标：1、认识重力做功与路径无关的特点2、理解重力势能的表达式3、理解重力做功与重力势能变化的关系4、知道重力势能具有相对性5、知道重力势能是物体和地球系统所共有的学习重点：1、重力做功与路径无关的特点2、重力势能的表达式1、重力做功与重力势能变化的关系4、重力势能的相对性学习难点：3、重力做功与重力势能变化的关系2、重力势能的相对性问题二：重力势能与哪些因素有关呢？1、与高度有关2、与质量有关1）同一课本从不同高度下落到自己手上，感觉•••2）不同质量的课本从同一高度下落到自己手上，感觉•••可以得到的结论：5小实验问题三：我们如何来求重力势能的表达式呢？请同学们分别计算以下三种情况重力所做的功一、重力做的功第一种情况重力做的功：WG＝mgh=mgh1－mgh2第二种情况重力做的功：WG＝mglcosθ＝mgh＝mgh1－mgh2第三种情况重力做的功：WG＝mgΔh1＋mgΔh2＋···＝mg(Δh1＋Δh2＋···)＝mgh＝mgh1－mgh2通过分析我们知道重力做功的特点说明：不论光滑路径还是粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动，只要初末状态的高度差相同，重力做的功就相同．物体运动时，重力做的功只跟它的起点和终点的位置有关（即高度差有关），而跟物体运动的路径无关“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。这是因为mgh这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力密切相关，另一方面它随高度的变化而变化。恰与势能的基本特征一致。我们把物理量mgh叫做物体的重力势能．物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积．Ep=mgh3、单位：焦耳，1J=1kg·m·s-2·m=1N·m二、重力势能1、表达式：2、重力势能是标量WG=mgh1－mgh2问题四：我们怎样用重力势能的表达式来替换下面式子中的物理量？WG=Ep1-Ep2=-△EP14三、重力做功与重力势能变化的关系1)重力做正功，重力势能减小2)重力做负功，重力势能增加1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；C、地球上的物体的重力势能都只有一个唯一确定的值；D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。ABD2、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则（）A、重力做功为50J；B、物体的重力势能一定增加了50J；C、物体克服重力做了50J的功；D、重力做了50J的负功。当然不能，因为此时这个能量不能表示物体重力做功的实际情况．当摩擦力对物体做功时，我们能不能定义有一个摩擦力势能存在呢?为什么?不行，摩擦力做功与路径有关。•某首歌曲的歌词：“山上有棵小树，山下有棵大树，我不知道，不知道那棵更高……”这句歌词说明了什么？四、重力势能的相对性首先选定参考平面，通常选择地面作为参考平面►在参考面上方的物体的高度是正值，重力势能也是正值►在参考面下方的物体的高度是负值，重力势能也是负值。势能是标量．+、–表示大小．选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但并不影响研究有关重力势能的问题，因为在有关的问题中，有确定意义的是重力势能的差值，这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同3、关于重力势能的几种理解，正确的是（）A、重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功B、相对于不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但这并不影响研究有关重力势能的问题C、在同一高度将物体不论向何方向抛出，只要抛出时的初速度大小相同，则落地时减少的重力势能必相等D、放在地面的物体，它的重力势能一定等于零重力势能应该是物体与地球组成的系统共同具有的，而不是地球上某一个物体单独具有的。不只是重力势能，任何形式的势能，都是相应的物体系统由于其中各物体之间，或物体内的各部分之间存在相互作用而具有的能，是由各物体的相对位置决定的．五、重力势能的系统性一、重力做功：与起点和终点的位置有关,与物体的路径无关．二、重力势能：物体的重力势能等于它所受的重力和所处高度的乘积．三、重力势能的相对性重力势能与参考平面的选取有关．但重力势能的变化量与参考平面的选取无关．四、重力势能的系统性势能是物体和地球所共有的．P66：1、2、3